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公開番号2025092021
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023207639
出願日2023-12-08
発明の名称ガス中の不純物を除去するためのガス精製システム
出願人レール・リキード-ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード
代理人弁理士法人ユニアス国際特許事務所
主分類B01D 53/02 20060101AFI20250612BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】ガス中の微量不純物を除去するガス精製システムを提供する。
【解決手段】ガス精製システム1は、貯蔵容器を備えるガスソースユニット111と、ガスから残留溶媒を除去する浄化器ユニット113と、該浄化器ユニット113における浄化の動作を制御する精製ユニット112とを備えるシステムユニット11と、システムパラメータ1100と、システムモニタリングデータ1200と、ユーザパラメータ1300との中からの1種以上のデータから、ルールベースの評価条件および/または機械学習モデル131によって、少なくとも浄化器ユニット113の状態を評価する評価ユニット13と、評価ユニット13によって評価されたデータに基づいて浄化器ユニット113を制御する浄化器コントロールユニット152を備えるコントロールユニット15と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
有機溶媒に溶解するガスを貯蔵する、少なくとも１つの貯蔵容器を備えるガスソースユニット（１１１）と、前記ガスから、前記有機溶媒である残留溶媒を除去する浄化器ユニット（１１３）と、該浄化器ユニット（１１３）における浄化の動作を制御する精製ユニット（１１２）と、を備えるシステムユニット（１１）と、
前記ガスソースユニット（１１１）から送られるデータを保存しモニタリングするガスソースモニターユニット（１２１）と、前記浄化器ユニット（１１３）から送られるデータを保存しモニタリングする浄化器モニターユニット（１２３）と、前記精製ユニット（１１２）から送られるデータを保存しモニタリングする精製モニターユニット（１２２）とを備えるモニタリングユニット（１２）と、
前記システムユニット（１１）で使用される各種データであるシステムパラメータ（１１００）と、前記モニタリングユニット（１２）で使用される各種モニターデータであるシステムモニタリングデータ（１２００）と、ガス精製システム（１）において使用される各種パラメーラであるユーザパラメータ（１３００）との中からの１種以上のデータから、ルールベースの評価条件および／または機械学習モデル（１３１）によって、少なくとも前記浄化器ユニット（１１３）の状態を評価する、評価ユニット（１３）と、
前記評価ユニット（１３）によって評価されたデータに基づいて、前記浄化器ユニット（１１３）を制御する浄化器コントロールユニット（１５２）を備えるコントロールユニット（１５）と、
を備える、ガス精製システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記評価ユニット（１３）は、
少なくとも１つの前記機械学習モデル（１３１）を保存している記憶部を有し、
前記機械学習モデル（１３１）は、前記システムパラメータ（１１００）と、前記システムモニタリングデータ（１２００）と、前記ユーザパラメータ（１３００）との中から１種以上のデータが入力され、少なくとも浄化器ユニット（１１３）の状態を推定し出力する、
請求項１に記載のガス精製システム。
【請求項３】
前記評価ユニット（１３）は、
前記機械学習モデル（１３１）から出力される浄化器ユニット（１１３）の状態の推定から、ガス中の不純物濃度を推定する溶媒評価サブユニット（１３２）と、
前記ユーザパラメータ（１３００）と、前記溶媒評価サブユニット（１３２）によって推定されるガス中の不純物濃度から前記浄化器ユニット（１１３）における浄化に関する制御情報を決定するおよび／または評価する浄化器評価ユニット（１３４）と、
前記機械学習モデル（１３１）から出力される浄化器ユニット（１１３）の状態の推定から、浄化器ユニット（１１３）の状態を決定するおよび／または評価する精製評価ユニット（１３３）と、
を備える、
請求項２に記載のガス精製システム。
【請求項４】
前記精製コントロールユニット（１５１）は、前記精製評価ユニット（１３３）で得られる浄化器ユニット（１１３）および／またはガスソースユニット（１１１）の評価,および／または前記機械学習モデル（１３１）から出力される浄化器ユニット（１１３）および／またはガスソースユニット（１１１）の状態の推定から、前記精製ユニット（１１２）を制御する、
請求項３に記載のガス精製システム。
【請求項５】
前記評価ユニット（１３）は、
ルールベースの評価条件を保存している記憶部を有し、
前記評価ユニット（１３）は、前記システムパラメータ（１１００）と前記システムモニタリングデータと前記ユーザパラメータ（１３００）とのうち１種以上と、ルールベースの評価条件とを照合し、前記浄化器ユニット（１１３）の状態の評価、ガスソースユニット（１１１）の状態の評価、精製ユニット（１１２）の制御情報の評価する、
請求項１に記載のガス精製システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガス中の不純物を除去するためのガス精製システムに関する。より具体的には、ガス中の微量不純物を除去するガス精製システム（スマート精製システム）に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
低圧・真空浸炭技術は、鉄、鋼または他の金属および合金から作製される金属構成要素の表面を改質するために使用される低圧・真空下での熱処理である。また、低圧・真空浸炭法は、他の浸炭法（例えば、高濃度浸炭法、ガス浸炭法）に比べて煤の発生が少ないため、注目されている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、浸炭技術において、炭素源として、例えば、アセチレン（Ｃ
２
Ｈ
２
）は最も広く使用されている炭素源である（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
低圧・真空の浸炭プロセスにおいて、一定の流量のアセチレンをチャンバへ導入することが要求される。しかしながら、他の炭化水素ガスとは対照的に、アセチレンは、１．５ｂａｒｇ（ゲージ圧）より高い圧力で安全に圧縮することができない。そのため、アセチレンの貯蔵技術としては、例えば、アセチレンを溶解した有機溶媒（例えば、アセトンまたはジメチルホルムアミド（ＤＭＦ））を、多孔質材料（例えば、多孔質ケイ酸カルシウム系材料）に含浸させる。
多孔質材料から有機溶媒中のアセチレンを回収する場合には、必然的に、アセチレンガスの中にある程度の有機溶媒は存在する。
【０００４】
浸炭プロセスにおいて、複数のアセチレンを貯蔵する貯蔵容器（例えば、シリンダ）が設置され、チャンバでのプロセス要求に応じて、アセチレン供給量を制御する必要がある。
【０００５】
貯蔵容器から取り出されるアセチレンガスには、有機溶媒（「残留溶媒」ともいう。）が一定程度含まれる。アセチレンガス中の有機溶媒の濃度は、溶媒の性質、温度、シリンダ内の残留圧力、ならびにアセチレンガスの引抜速度に依存する（例えば、特許文献３参照。）
アセチレンガス中の有機溶媒の濃度（含有量）は、例えば、有機溶媒がジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）である場合、約０．０１％（１００ｐｐｍ）～約１％（１０，０００ｐｐｍ）の範囲である。また、有機溶媒がアセトンである場合、約１％～約１０％の範囲である。
【０００６】
浸炭プロセスでは、有機溶媒の存在がプロセスの均質性および品質を悪くする可能性があり、また、メンテナンスなどにも影響する可能性がある。したがって、アセチレンガス中の有機溶媒濃度が所定濃度よりも高くならないように制御することが要望されている。
一方で、アセチレンを貯蔵容器に貯蔵させるためには有機溶媒が必要であり、この貯蔵容器からアセチレンガスを取り出すために有機溶媒も一緒に随伴され、さらに、貯蔵容器からアセチレン全量を取り出すことは困難である。
【０００７】
また、アセチレンガス中のジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）の含有量は、アセトンよりも約１０～１００倍少ない。そのため、アセトンよりも、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を使用することが好ましい（例えば、特許文献４参照）。
一方で、ＤＭＦは特定地域の法規制、安全指針などの点で使用が制限されることがある。そのため、アセトンを有機溶媒に使用することが推奨される場合もある。
【０００８】
アセチレンガスから残留溶媒を除去する方法としては、例えば、コールドトラップ（例えば、特許文献５）または吸着剤で構成された溶媒除去装置（例えば、特許文献３、６参照）が挙げられる。このような溶媒除去装置（浄化器ともいう。）は、厳密な監視を必要とし、導入されるアセチレンガスの流量を制限する必要がある。さらに、アセチレン中の有機溶媒は、その含有量が経時的に変化したり、あるいは使用中に変化する可能性がある。すなわち、溶媒除去装置（浄化器）のサイズ、設置条件、運転条件などを適切に設定することは困難である。したがって、浸炭プロセスのような用途のためにアセチレンガス（有機溶媒含む）を使用する場合において、上記溶媒除去装置（浄化器）の最適なサイズ決定、最適な維持管理（設置条件、運転条件など）が要望されている。
【０００９】
貯蔵容器（例えば、シリンダ）からアセチレンガスを取り出す場合に、貯蔵容器内の残留圧力が徐々に低下し、これは、貯蔵容器内のアセチレン含有量が低下することを意味する。従来では、残留溶媒濃度を高くしないために、アセチレン全貯蔵中の７０％未満のアセチレンしか取り出さないようにしていた。
【００１０】
また、使用により、貯蔵容器内の残留圧力が低下することで、貯蔵容器から取り出されるアセチレンガスの単位時間あたりの流量も低下する。これは、貯蔵容器内のアセチレンを完全に使用できず、使用率を低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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